ASTM A537/A537M-20
Стандартные спецификации для пластин сосудов под давлением, термообработанной углеродисто-марганцево-кремниевой стали
- Стандартный №
- ASTM A537/A537M-20
- Дата публикации
- 2020
- Разместил
- American Society for Testing and Materials (ASTM)
- Последняя версия
- ASTM A537/A537M-20
- сфера применения
-
ASTM A537/A537M-20 Стандартная интерпретация сердечника
ASTM A537/A537M-20 — это профессиональная техническая спецификация для термообработанной углеродисто-марганцево-кремнистой стали, в первую очередь предназначенной для изготовления сосудов высокого давления и конструкций методом сварки плавлением. Последняя версия этого стандарта, выпущенная в мае 2020 года, заменяет издание 2019 года и включает в себя значительные изменения в ограничениях по толщине и требованиях к механическим свойствам.
Область применения стандарта и система классификации
Настоящий стандарт охватывает три категории стальных листов в различных состояниях термообработки: класс 1 (нормализованный), класс 2 (закаленный и отпущенный) и класс 3 (закаленный и отпущенный). Каждая категория стальных листов дополнительно подразделяется на различные требования к механическим свойствам в зависимости от диапазона толщины. Эта система классификации отражает дифференцированные эксплуатационные характеристики материала в различных состояниях термообработки.
Категория стального листа Процесс термообработки Диапазон толщины Минимальный предел текучести Диапазон прочности на растяжение Класс 1 Нормализация ≤65 мм 345 МПа 485-620 МПа Класс 1 Нормализация >65 мм 310 МПа 450-585 МПа Класс 2 Закалка + отпуск ≤65 мм 415 МПа 550-690 МПа Класс 2 Закалка + Отпуск 65-100 мм 380 МПа 515-655 МПа Класс 2 Закалка + Отпуск >100 мм 315 МПа 485-620 МПа Класс 3 Закалка + Отпуск ≤65 мм 380 МПа 550-690 МПа Класс 3 Закалка + Отпуск 65-100 мм 345 МПа 515-655 МПа Класс 3 Закалка + Отпуск >100 мм 275 МПа 485-620 МПа Углубленный анализ требований к химическому составу
Стандарт имеет строгие правила в отношении химического состава стальных листов. Максимальное содержание углерода составляет 0,24%, а содержание фосфора и серы не должно превышать 0,025%, что отражает высокие требования к чистоте материала. Содержание кремния контролируется в пределах от 0,15% до 0,50%, а содержание марганца делится на два диапазона в зависимости от толщины: от 0,70% до 1,35% для толщин до 40 мм и от 1,00% до 1,60% для толщин более 40 мм. Особое внимание следует обратить на требование контроля углеродного эквивалента. Если содержание марганца превышает 1,35% (максимум 1,60%) или содержание никеля превышает 0,25% (максимум 0,50%), углеродный эквивалент не должен превышать 0,57%. Формула расчета: CE = C + Mn/6 + (Cr+Mo+V)/5 + (Ni+Cu)/15. Это требование обеспечивает свариваемость и безопасность материала. Технические требования к процессу термообработки Термическая обработка является основным техническим компонентом настоящего стандарта. Листы из стали класса 1 нормализуются, а листы из стали классов 2 и 3 подвергаются закалке и отпуску. Существуют четкие требования к температуре отпуска: температура отпуска листов из стали класса 2 не должна быть ниже 595 °C, а температура отпуска листов из стали класса 3 не должна быть ниже 620 °C.
Эта дифференцированная конструкция процесса термообработки основана на потребностях различных сценариев применения: нормализация обеспечивает хорошие комплексные характеристики, в то время как закалка + отпуск позволяют достичь более высоких уровней прочности. Контроль нижнего предела температуры отпуска гарантирует, что материал имеет достаточную вязкость и стабильное организационное состояние.
Требования к испытаниям механических свойств
Испытание на растяжение является ключевым средством оценки механических свойств материалов. Стандарт устанавливает подробные требования к образцам и эксплуатационные характеристики, включая предел текучести, прочность на растяжение и относительное удлинение. Для стальных листов классов 2 и 3 толщиной до 20 мм для испытания на растяжение допускаются прямоугольные образцы шириной 40 мм.
Требования к относительному удлинению варьируются в зависимости от базовой длины образца: минимальное удлинение для базовой длины 2 дюйма (50 мм) составляет 22% для толщины до 100 мм и 20% для толщины более 100 мм; минимальное удлинение для базовой длины 8 дюймов (200 мм) составляет 18%. Эти требования гарантируют, что материал имеет достаточный запас пластичности.
Анализ дополнительных технических требований
Стандарт содержит ряд дополнительных требований (S1–S17), включая вакуумную обработку, анализ продукции, имитацию термообработки после сварки, дополнительные испытания на растяжение, испытание на удар по Шарпи с V-образным надрезом, испытание падающим грузом, испытание на растяжение при высокой температуре и ультразвуковой контроль. Эти дополнительные требования предусматривают дополнительные меры обеспечения качества для особых сценариев применения.
В частности, требования к ультразвуковому контролю (S8, S11 и S12) ссылаются на стандарты A435/A435M, A577/A577M и A578/A578M, обеспечивая всеобъемлющую техническую основу для неразрушающего контроля ключевых компонентов сосудов высокого давления.
Анализ технического развития стандарта
Существенные изменения в версии стандарта 2020 года по сравнению с версией 2019 года включают: удаление максимального предела толщины, поясняющее, что толщина ограничена только способностью материала соответствовать требованиям к механическим свойствам; и соответствующие изменения технических требований в Таблице 2, удаляющее Примечание А и перенумеровывающее последующие примечания.
Это изменение отражает достижения в технологии производства материалов. Современные сталелитейные компании теперь могут производить более толстые стальные листы, которые соответствуют эксплуатационным требованиям, что обеспечивает более широкие возможности для изготовления крупных сосудов под давлением.
Рекомендации по внедрению и руководство по применению
При внедрении настоящего стандарта рекомендуется сосредоточиться на следующих аспектах: во-первых, выбрать соответствующий тип стальной пластины на основе условий проектирования оборудования и среды эксплуатации; во-вторых, строго контролировать параметры процесса термообработки, чтобы гарантировать, что микроструктура и эксплуатационные характеристики соответствуют стандартам; и, в-третьих, усилить контроль химического состава, в частности, расчёт и мониторинг углеродного эквивалента.
Для сварных конструкций рекомендуется проводить квалификационные испытания сварочных процессов для обеспечения хорошей свариваемости. При применении толстолистовой стали особое внимание следует уделять однородности свойств по толщине и результатам ультразвукового контроля.
Этот стандартный материал широко используется при изготовлении сосудов высокого давления в нефтехимической промышленности, атомной энергетике, котельном производстве и т.д. Строгое соблюдение его технических требований является важной гарантией безопасной эксплуатации оборудования. При выборе материалов рекомендуется в полной мере учитывать совместимость проектных условий, производственных процессов и условий эксплуатации для обеспечения долгосрочной безопасной и стабильной эксплуатации сосудов высокого давления.
ASTM A537/A537M-20 Ссылочный документ
- ASTM A20/A20M Стандартные технические условия на общие требования к стальным пластинам для сосудов под давлением
- ASTM A435/A435M Стандартные спецификации для ультразвукового контроля стальных пластин прямым лучом
- ASTM A577/A577M Стандартные спецификации для ультразвукового контроля стальных пластин под углом
- ASTM A578/A578M Стандартные спецификации для ультразвукового контроля прямым лучом простых и плакированных стальных пластин для специальных применений
ASTM A537/A537M-20 История
- 2020 ASTM A537/A537M-20 Стандартные спецификации для пластин сосудов под давлением, термообработанной углеродисто-марганцево-кремниевой стали
- 2013 ASTM A537/A537M-13(2019) Стандартные спецификации для пластин сосудов под давлением, термообработанной углеродисто-марганцево-кремниевой стали
- 2013 ASTM A537/A537M-13 Стандартные спецификации для пластин сосудов под давлением, термообработанной углеродисто-марганцево-кремниевой стали
- 2008 ASTM A537/A537M-08 Стандартные спецификации для пластин сосудов под давлением, термообработанной углеродисто-марганцево-кремниевой стали
- 2006 ASTM A537/A537M-06 Стандартные спецификации для пластин сосудов под давлением, термообработанной углеродисто-марганцево-кремниевой стали
- 1995 ASTM A537/A537M-95(2000) Стандартные спецификации для пластин сосудов под давлением, термообработанной углеродисто-марганцево-кремниевой стали
- 1991 ASTM A537/A537M-91 Стандартные спецификации для пластин сосудов под давлением, термообработанной углеродисто-марганцево-кремниевой стали
